一起500kV斷路器機械故障引起主變燒毀事故中繼電保護動作行為的分析及預防措施

武彥浩

摘 要：本文針對一起500kV斷路器由于機構原因，引發(fā)機組非全相故障和發(fā)電機非同期合閘事件，在事件發(fā)生過程中由于有關保護設計功能上的欠缺，造成線路重合閘動作，非同期過程中電流沖擊導致主變損壞事故，事故中，側重對保護動作行為進行了分析，進行現(xiàn)場調(diào)研，從發(fā)變組保護角度分析研究了如果并網(wǎng)斷路器發(fā)生類似跳躍現(xiàn)象，能否在線路重合閘動作之前，有效隔離故障，以及如何防止類似事故的再次發(fā)生提出預防措施。

關鍵詞：斷路器跳躍;并網(wǎng)斷路器;非全相保護;保護配置

1.事件回顧

某電廠2號機組采用發(fā)變組單元出線，經(jīng)5002開關送至對側3/2接線方式的500kV變電站5052、5053開關，500kV線路保護采樣雙重化配置，配置為RCS-901A線路保護裝置、CSL101A線路保護裝置、斷路器配置RCS921保護裝置;發(fā)變組配置兩套美國GE公司G60、T60發(fā)電機、變壓器保護裝置。

2018年10月19日19：35機組起勵正常，發(fā)電機出口電壓正常;19：38啟動自動準同期裝置并網(wǎng)，19：39：13.5002開關非全相保護出口動作跳開B、C相，19：40：29線路保護動作、19：40：30發(fā)變組保護動作;就地檢查#2主變A相噴油，壓力釋放閥動作，檢查B、C相無異常。

保護動作檢查情況：2號機組兩套發(fā)變組差動保護動作、兩套主變差動保護動作、主變重瓦斯保護動作、兩套發(fā)電機過流保護動作、兩套定子接地保護動作;線路RCS901A零序加速動作、5002開關RCS921保護動作、5002開關非全相保護動作、系統(tǒng)和發(fā)變組故障錄波器啟動錄波。

一次設備檢查情況：事故發(fā)生后對主變A相高、低壓繞組進行絕緣測試，對地絕緣均為零，取本體油樣、取瓦斯氣進行色譜分析，乙炔等指標嚴重超標，變壓器油目視呈黑色并有大量碳化雜質(zhì)。排油后打開人孔，進行內(nèi)部檢查，發(fā)現(xiàn)圍屏拉帶全部斷裂，箱底有許多炭化的紙屑，低壓側下鐵軛上有許多鐵珠，面對主變油箱右側壁外加強筋焊縫有兩處開裂;對發(fā)電機抽轉子后定子、轉子檢查均正常。對5002開關檢查發(fā)現(xiàn)A相操作機構有問題（合閘一級閥撞桿卡滯不動作）。

2事故分析

2號機組并網(wǎng)過程中，當自動準同期裝置發(fā)出5002開關合閘命令后，由于5002開關機構故障，造成A相開關發(fā)生合閘延遲，分后即合的跳躍故障是導致本次2號主變A相損壞的直接原因。事故過程如下：

2.1同期合閘：

10月19日19：39：11.6，#2機組利用自動準同期裝置同期并網(wǎng)，合5002開關，結果為A相未合上，B、C相合閘成功，19：39：13.6025，5002開關非全相保護正確動作跳開B、C相。

2.2 A相第一次合閘

19：40：29.3584，5002開關A相延時合閘，在合閘后主變高壓側A相出現(xiàn)沖擊電流，高壓側A相電流最大峰值10425A（二次值4.17A），故障持續(xù)時間142ms，發(fā)電機機端A相電流最大峰值151525A（二次值30.305A），C相電流最大峰值148015A（二次值29.603A），故障持續(xù)時間142ms，19：40：29.4779線路RCS-901A線路保護裝置零序加速保護正確動作、5002開關A相19：40：29.4914跳開，19：40：29.5284秒對側變電站5052、5053開關A相跳開，線路A相失電。

2.3 A相第二次合閘

19：40：29.9509 5002開關A相第二次偷合閘，由于線路A相無電壓，發(fā)電機及系統(tǒng)無故障電流，但線路產(chǎn)生過電壓，電壓峰值為771.35kV。約1.3s后即19：40：30.8142對側變電站5053開關重合閘，主變高壓側A相出現(xiàn)沖擊電流，再一次對變壓器造成沖擊。

2.4 A相第三次合閘

19：40：31.5652，5002開關A相第三次自動合閘。由于對側開關已跳閘，發(fā)電機已滅磁，所以本次合閘未對變壓器造沖擊。

3 繼電保護動作分析

在電廠側5002 開關A相兩次自行非同期合閘時，單相非同期并列產(chǎn)生線路零序電流。經(jīng)分析，因線路保護采用線路側TV，線路保護側感受反方向。

3.1 RCS-901A線路保護裝置動作分析

第一次沖擊：電廠側5002 A相延時合閘，對側變電站5052/5053在合位;線路零序超過了線路保護零序后加速段定值，電廠側RCS-901零序后加速（不帶方向）保護動作，三相跳閘，同時向?qū)劝l(fā)允許信號。RCS-901A線路保護裝置包含有縱聯(lián)變化量方向、縱聯(lián)零序方向、工頻變化量阻抗、三段接地和相間距離，以上保護方向指向線路（線路保護采用線路側TV，電廠線路保護側感受反方向），保護可靠不動作。

第二次沖擊：電廠側5002 A相偷合在先，然后對側變電站5052受RSC-921控制，重合A相，電廠RCS-901保護零序加速動作。電廠側判為三相重合，零序加速延時為100ms;對側變電站為單相重合，零序加速延時為60ms。

3.2 CSL-101A線路保護裝置保護動作分析

CSL101線路保護零序后加速經(jīng)方向閉鎖，保護感受反方向，保護可靠不動作。

3.3 5002斷路器保護裝置動作分析

開關第一次A相合閘時，重合閘未充好電，當收到保護動作信號后，保護溝通三跳、A相跟跳、三相跟跳動作出口。由于非全相保護用的是開關本體的保護，本體非全相保護無電流判據(jù)閉鎖不啟動失靈，所以失靈保護未動作。

3.4 #2主變、發(fā)變組差動保護動作分析

5002開關A相第一次合閘，在合閘后主變高壓側A相出現(xiàn)沖擊電流，發(fā)電機機端A相和C相電流變大，從主變壓器星角結構和保護構成來分析，該電流對于主變差動和發(fā)變組差動來說是穿越性的，差動電流基本為零，制動電流最大，差動保護不動作。